Хочу предупредить, что заметку писал на основе текста nyteknik.se на шведском, который не знаю, поэтому качество того, что получилось может быть далеким от идеала.
В период, когда 4G уже стала во многих странах зрелой технологией, а инженеры приступили к разработке систем связи 5G, идет поиск новых решений, которые бы обеспечили наилучший пользовательский опыт в области мобильного ШПД. Дальнейшее наращивание числа макро базовых станций - не вариант, в этом сходятся все, слишком уж дорого и растет уровень взаимных помех.
Исследователи в университете Chalmers рассматривают возможность размещения малых базовых станций на транспортных средствах для улучшения покрытия на автомагистралях и в местах скопления людей. Такие базы можно устанавливать не только на автобусах, трамваях и в поездах, но и в частных легковых и грузовых автомобилях.
Идея ученых проста - там, где массово собираются люди, как правило, оказывается и множество автомобилей. Соответственно, если установить на них мобильные малые базовые станции, можно будет обеспечить качественное покрытие именно там, где оно требуется в данный конкретный момент. Например, на музыкальном фестивале, в медленно движущейстя пробке, на стоянке рядом с торговым центром.
Автопроизводители ставить базовую станцию сотовой связи на автомобилях пока не готовы, для них это чужеродное оборудование. При этом, автопроизводители хотели бы, чтобы автомобили были подключены к интернету. Например, чтобы контролировать состояние проданных автомобилей и иметь возможность предложить водителям дополнительные услуги. Так что есть шанс, что они поймут пользу от "встроенных" баз сотовой связи и предусмотрят для них местечко в своих авто.
Одна из возможных сложностей в том, что подвижные базовые станции увеличивают риск создания высоких взаимных помех, что в итоге может негативно сказаться на пропускной способности сети. Возможное решение - разделить имеющийся у операторов частотный ресурс, выделив под подвижные базовые станции отдельную полосу. Это решение кажется простым, но оно может быть и самым неэффективным. Обычно операторы не резервируют частоты под кокретные задачи. Удобнее гибкие, динамические решения, позволяющие использовать частоты более эффективно.
По прогнозам специалистов университета, мобильные малые базовые станции могут появиться в автобусах и поездах уже в течении ближайшей пары лет. На автомобилях их начнут размещать позднее, но, скорее всего, не дожидаясь технологий 5G.
Что осталось для меня не совсем понятным в заметке. Как будут подключены сами малые соты к транспортной сети? Вероятный ответ - их обслужат макросоты в зоне действия которых малые соты будут оказываться. Предпосылки для этого есть - в отличие от мобильных абонентских устройств, малые соты могут обладать намного лучшими антеннами, питаться от мощных источников энергии, быть лучше по показателю сигнал/шум. Так что идея в целом не лишена смысла, вполне достойна рассмотрения и, возможно, экспериментов.
Показаны сообщения с ярлыком METIS. Показать все сообщения
Показаны сообщения с ярлыком METIS. Показать все сообщения
Оглавление публикаций по теме 5G на сайте METIS с возможностью их скачивания (все на английском)
Для тех, кто серьезно интересуется темой 5G может быть полезно. Источник: сайт METIS:
Overview Papers
- A. Osseiran et al, "Scenarios for the 5G Mobile and Wireless Communications: the Vision of the METIS Project," IEEE Comm. Mag., May, 2014 - To appear
- A. Osseiran, V. Braun, T. Hidekazu, P. Marsch, H. Schotten, H. Tullberg, M. A. Uusitalo, M. Schellman, "The foundation of the Mobile and Wireless Communications System for 2020 and beyond Challenges, Enablers and Technology Solutions”, VTC Spring 2013, June 2-5, 2013 [.pdf]
Conferences/Workshops/Journals
2014
- O. N. C. Yilmaz, C. Wijting, P. Lundén, "Optimized Wireless Connectivity for Cloud Services towards 5G Radio Access Networks", IEEE WCNC 2014, April 6-9, 2014, Istanbul, Turkey [.pdf]
- O. N. C. Yilmaz, Z. Li, K. Valkealahti, M. A. Uusitalo, Martti Moisio, P. Lundén, C. Wijting, "Smart mobility management for D2D communications in 5G networks", IEEE WCNC 2014, April 6-9, 2014, Istanbul, Turkey [.pdf]
2013
- A. Benjebbour, A. Li, Y. Saito, Y. Kishiyama, A. Harada, T. Nakamura, ” System-Level Performance of Downlink NOMA for Future LTE Enhancements”, Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- W. Sun, M.-R. Gholami, E. G. Ström, F. Brännström, ” Distributed Clock Synchronization with application of D2D Communication without Infrastructure”, Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- F. Schaich, T. Wild, "A Reduced Complexity Receiver for Multi-Carrier Faster-Than-Nyquist Signaling", Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- F. Lenkeit, C. Bockelmann, D. Wübben, A. Dekorsy, "IRA Code Design for IDMA-based Multi-Pair Bidirectional Relaying Systems", Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- A. Klein, N. P. Kuruvatti, J. Schneider, H. D. Schotten, "Fuzzy Q-Learning for Mobility Robustness Optimization in Wireless Networks", Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- N. P. Kuruvatti, A. Klein, J. Schneider, H. D. Schotten, "Exploiting Diurnal User Mobility for Predicting Cell Transitions", Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- Y. Sui, T. Svensson, "Uplink Enhancement of Vehicular Users by Using D2D Communications", Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- H. Ghauch, T. Kim, M. Bengtsson, M. Skoglund, "Interference Alignment via Adaptively Controlled Perturbations", Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- H. Abou-zeid, H. S. Hassanein, S. Valentin, "Optimal Predictive Resource Allocation: Exploiting Mobility Patterns and Radio Maps”, Proc. IEEE Globecom, December 2013 [.pdf]
- Y. Sui, Zhe Ren, W. Sun, T. Svensson, P. Fertl, "Performance Study of Fixed and Moving Relays for Vehicular Users with Multi-cell Handover under Co-channel Interference", ICCVE 2013, December 2-6, Las Vegas, USA [.pdf]
- A. Benjebbour, Y. Saito, Y. Kishiyama, A. Li, A. Harada, T. Nakamura, "Concept and Practical Considerations of Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) for Future Radio Access", International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS 2013), November 2013 [.pdf]
- A. Awadelkarim Widaa Ahmed, J. Markendahl, A. Ghanbari, "Toward capacity efficient, cost efficient and power efficient deployment strategy for indoor mobile broadband", 24th ITS European Regional Conference, October 20 - 23, 2013, Florence, Italy [.pdf]
- J. Markdendahl, A. Widda, B. G. Molleryd, "Business models and Investment options for use of Licensed Shared Access of Spectrum", 24th ITS European Regional Conference, October 20 - 23, 2013, Florence, Italy [.pdf]
- A. Widaa, J. Markendahl, A. Ghanbari, "Investment Strategies for Different Actors in Indoor Mobile Market in View of the Emerging Spectrum Authorization Schemes", 24th ITS European Regional Conference, October 20 - 23, 2013, Florence, Italy [.pdf]
- E. Obregon, K. W. Sung, J. Zander, "Secondary Access to the Radar Spectrum Bands: Regulatory and Business Implications", 24th ITS European Regional Conference, October 20 - 23, 2013, Florence, Italy [.pdf]
- D. H. Kang, K. W. Sung, J. Zander, "The Validity of Unlicensed Spectrum for Future Local High-capacity Services", 24th ITS European Regional Conference, October 20 - 23, 2013, Florence, Italy [.pdf]
- V. Nurmela, T. Jämsä, P. Kyösti, V. Hovinen, J. Medbo, "Channel Modelling for Device-to-Device Scenarios", COST IC1004, September 26-27, 2013, Ghent, Belgium [.pdf]
- T. Jämsä, P. Kyösti, H. Taoka, V. Nurmela, V. Hovinen, J. Medbo, "METIS Propagation Scenarios", COST IC1004, September 26-27, 2013, Ghent, Belgium [.pdf]
- D. Pinchon, P. Siohan, "Derivation of analytical expressions for flexible PR lowcomplexity FBMC systems”, EUSIPCO-2013 (European Signal Processing Conference), September 9-13, Marrakech, Morocco [.pdf]
- A. Awadelkarim Widaa Ahmed, J. Markendahl, A. Ghanbari, "Evaluation of Spectrum Access Options for Indoor Mobile Network Deployment", PIMRC 2013, September 8-11, 2013, London, UK [.pdf]
- Y. Saito, A. Benjebbour, Y. Kishiyama,T. Nakamura, "System-Level Performance Evaluation of Downlink Non-orthogonal Multiple Access (NOMA)", IEEE PIMRC 2013, September 8-11, London, UK [.pdf]
- A. Mohamad, R. Visoz, A. O. Berthet, “Outage Analysis of Various Cooperative Strategies for the Multiple Access Multiple Relay Channel”, IEEE PIMRC 2013, September 8-11, London, UK [.pdf]
- A. Osmane, H. Khanfi, "Optimal Feedback Updating Period for Coordinated Multi-Point Transmission Schemes”, IEEE PIMRC 2013, September 8-11, London, UK [.pdf]
- S. M. Kim, M. Bengtsson, "Virtual Full-Duplex Buffer-Aided Relaying - Relay Selection and Beamforming”, IEEE PIMRC 2013, September 8-11, London, UK [.pdf]
- Ö. Bulakci, J. Hämäläinen, E. Schulz, "Performance of Coarse Relay Site Planning in Composite Fading/Shadowing Environments”, IEEE PIMRC 2013, September 8-11, London, UK [.pdf]
- A. Ishaque, G. Ascheid, "I/Q Imbalance and CFO in OFDM/OQAM Systems: Interference Analysis and Compensation”, IEEE PIMRC 2013, September 8-11, London, UK [.pdf]
- T. Irnich, J. Kronander, Y. Selén, G. Li, "Spectrum Sharing Scenarios and Resulting Technical Requirements for 5G Systems”, Workshop on spectrum sharing strategies for wireless broadband services, PIMRC 2013, 8-11 September, 2013, London, UK [.pdf]
- Y. Sui, A. Papadogiannis, W. Yang, T. Svensson, "The Energy Efficiency Potential of Moving and Fixed Relays for Vehicular Users”, IEEE VTC Fall 2013, September 2-5, Las Vegas [.pdf]
- D. Aziz, M. Mazhar, A. Weber, "Performance Enhancement of Multiuser Multi Cell Interference Alignment with Pair Selection”, IEEE VTC Fall 2013, Las Vegas, September 2-5, 2013 [.pdf]
- H. F. Schepker, C. Bockelmann, A. Dekorsy, "Improving Group Orthogonal Matching Pursuit Performance with Iterative Feedback”, IEEE VTC2013-Fall, Las Vegas, September 2-5, 2013 [.pdf]
- C. D. T. Thai, P. Popovski, E. Carvalho, F. Sun, "Diversity-Multiplexing Trade-off for Coordinated Direct and Relay Schemes”, IEEE [.pdf]
- A. Dekorsy, C. Bockelmann, H. Schepker, "Exploiting Sparsity in Channel and Data Estimation for Sporadic Multi-User Communication”, ISWCS 13, Ilmenau, Germany, August 27- 30, 2013 [.pdf]
- E. Björnson, J. Hoydis, M. Kountouris, M. Debbah, "Hardware Impairments in Large-scale MISO Systems: Energy Efficiency, Estimation, and Capacity Limits”, Special Session on Signal Processing and Optimization for Green Energy and Green Communications (DSP'13), July 2013, Santorini [.pdf]
- E. Lähetkangas, K. Pajukoski, E. Tiirola, G. Berardinelli, I. Harjula, J. Vihriälä, "On the TDD Subframe Structure for Beyond 4G Radio Access Network”, FNMS conference, July 3-5, 2013 [.pdf]
- Q. Liao, F. Penna, S. Stanczak, Z. Ren, P. Fertl, "Context-Aware Handover Optimization for Relay-Aided Vehicular Terminals”, SPAWC-2013, June 16-19, 2013 [.pdf]
- F. Monsees, C. Bockelmann, A. Dekorsy, "Joint Activity and Data Detection for Machine to Machine Communication via Bayes Risk Optimization”, SPAWC-2013, June 16-19, 2013 [.pdf]
- H. Liu, F. Sun, E. de Carvalho, P. Popovski, H. Thomsen, Y. Zhao, “MIMO Four-Way Relaying”, SPAWC-2013, June 16-19, 2013 [.pdf]
- G. Fodor, D. D. Penda , M. Belleschi , M. Johanssony , A. Abrardo, "A Comparative Study of Power Control Approaches for Device-to-Device Communications”, ICC 2013, June 9-13, 2013 [.pdf]
- W. Sun, F.Brännström, E. G. Strom, “On Clock Offset and Skew Estimation with Exponentially Distributed Delays", ICC 2013, June 9-13, 2013 [.pdf]
- H. Liu, E.Carvalho, P. Popovski, Y.Zhao, “Wireless Four-Way Relaying using Physical Layer Network Coding with Nested Lattices”, ICC 2013, June 9-13, 2013 [.pdf]
- U. Jayasinghe, N. Rajatheva, M. Latva-aho, "Application of a Leakage Based Precoding Scheme to Mitigate Intrinsic Interference in FBMC", ICC 2013, June 9-13, 2013 [.pdf]
- Z. Mayer, J. Li, Agisilaos Papadogiannis, T. Svensson, “On the Impact of Backhaul Channel Reliability on Cooperative Wireless Networks”, ICC 2013, June 9-13, 2013 [.pdf]
- K. Hosseini, J. Hoydis, S. ten Brink, M. Debbah, “Massive MIMO and Small Cells: How to Densify Heterogeneous Networks”, ICC 2013, June 9-13, 2013 [.pdf]
- Y. Saito, Y. Kishiyama, A. Benjebbour, T. Nakamura, A. Li, K. Higuchi, "Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Future Radio Access”, VTC Spring 2013, June 2-5, 2013 [.pdf]
- M.E. Hefnawy, H. Taoka, "Overview of Faster-Than-Nyquist for Future Mobile Communication Systems”, VTC Spring 2013, June 2-5, 2013 [.pdf]
- Z. Ren, P. Fertl, Q. Liao, F.Penna, S. Stanczak, "Street-Specific Handover Optimization for Vehicular Terminals in Future Cellular Networks”, VTC Spring 2013, June 2-5, 2013 [.pdf]
- F. Lenkeit, D. Wübben, A. Dekorsy, "Complexity Reduction Strategy for RAID in Multi-User Relay Systems”, VTC Spring 2013, June 2-5, 2013 [.pdf]
- Y. Lejosne, D. Slock, Y. Yuan-Wu, "Space Time Interference Alignment Scheme for the MISO BC and IS with Delayed CSIT and Finite Coherence Time”, ICASSP 2013, May 26 - 31, 2013 [.pdf]
- N. Brahmi, "METIS: Mobile Communications for 2020 and beyond”, VDE/ITG Fachtagung Mobilkommunikation, May 15, 2013 [.pdf]
- T. Ihalainen, P. Jänis, Z. Li, P. Lunden, M. Moisio, V. Nurmela, M. A. Uusitalo, C. Wijting, O. N.C. Yilmaz, "Flexible scalable solutions for dense small cell networks”, WWRF 30, April 23-25, 2013 [.pdf]
- Y. Lejosne, D. Slock, Y. Yuan-Wu, "Net Degrees of Freedom of Recent Schemes for the MISO BC with Delayed CSIT and Finite Coherence Time”, WCNC 2013, April 7-10, 2013 [.pdf]
- J. Li, B. Makki, T. Svensson, T. Eriksson, “Power Allocation for Multi-Point Joint Transmission with Different Node Activeness”, WCNC 2013, April 7-10, 2013 [.pdf]
- T.R. Lakshmana, J. Li, C. Botella, A. Papadogiannis, T. Svensson, “Scheduling for Backhaul Load Reduction in CoMP”, WCNC 2013, April 7-10, 2013 [.pdf]
- S. B. Halima, A. Saadani, “A Low Complexity Semi-Distributed Algorithm for MIMO Inteference Channel”, WCNC 2013, April 7-10, 2013 [.pdf]
- A. Mohamad, R. Visoz, A.O. Berthet, “Outage Achievable Rate Analysis for the Non Orthogonal Multiple Access Multiple Relay Channel”, WCNC 2013, April 7-10, 2013 [.pdf]
==
Смотрите также, что есть у меня по теме 5G.
Система беспроводной и мобильной связи 5G
Слайды презентации д-ра Afif Osseiran, Ericsson, которую он показывал на ETSI Future Mobile Summit 21 ноября 2013 года.
К сожалению, у меня нет сопровождающего презентацию текста, поэтому вашему вниманию только картинки и мой частичный пересказ текста на них.
Консорциум METIS и его участники
Как вам известно, консорциум METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty twenty Information Society) занимается разработкой фундаментальных концепций 5G и определением дальнейших путей развития мобильной связи.
Среди участников разработки 5G можно наблюдать ведущих вендоров - Ericsson, Huawei, Alcatel-Lucent, Nokia Solutions and Networks, ведущих европейских операторов 3GPP - T-Mobile, Orange, Telefonica, а также японскую NTT DoCoMo. Автопроизводители в METIS представлены BMW, а наука - спектром европейских научно исследовательских организацией и университетов. Представителей России среди разработчиков METIS, насколько я знаю, нет.
Кто еще движет 5G
Развитием темы 5G занимается не только METIS. В ряде стран мира процесс изучения и разработки идет уже, что называется, полным ходом. Так, среди активностей в области 5G автор презентации отмечает:
- Формирование консорциума METIS в ноябре 2012 года.
- В Китае в феврале 2013 года создается "IMT-2020 (5G) Promotion Group" и принимается так называемая Program 863.
- В Южной Корее в июне 2013 года создается 5G Forum с амбициозными планами.
- В Японии в октябре 2013 года ARIB формирует новую рабочую группу под названием "2020 and Beyond AdHoc".
МСЭ и 5G
Тем временем в МСЭ (ITU-R) разработываются два документа, которые должны будут задать вектор развития темы 5G
1. IMT.VISION (срок разработки до июля 2015 года). Развернутое название документа - "Рабочий процесс и цели развития IMT до 2020 года и далее". Цель документа - определить рамки рабочего процесса и цели развития IMT для того, чтобы обеспечить возможность развития IMT.
2. IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS (срок разработки - до октября 2014 года). Документ должен давать представление о технологических аспектах IMT в период 2015-2020 годов и далее, чтобы обеспечить необходимой информацией о трендах в области технологического развития IMT.
Цели METIS
- Заложить основы для 5G
- Провести глобальный форум 5G
- Выработать предварительный общий консенсус
График работ выглядит так:
Можно отметить, что сейчас идет процесс первичных исследований, который в 2015 году перейдет в процесс деятельности, предшествующей стандартизации, с 2017 года начнется непосредственно утверждение стандартов в области 5G, а в 2020 году - коммерческое внедрение сетей связи по стандартам 5G.
Какие задачи стоят перед METIS в технической области
Сети 5G должны предусматривать исполнение множества различных сценариев (версия METIS)
Подписи по часовой стрелке:
- поразительно быстро (поддержка информационного общества в плотно заселенных районах, офисы на базе систем виртуальной реальности)
- отличная услуга даже в условиях большой плотности пользователей
- лучший опыт пользования, независимо от местоположения
- супер "реальное время" и надежная подключенность
- интернет вещей на базе сетей 5G
- активное внедрение сенсоров и управляемых дистанционно устройств, обеспечение надежного (резервированного) покрытия для подключенных устройств M2M
- аварийная связь, телеуправление для энергетиков, управление эффективностью трафика и безопасностью движения на базе облачных вычислений, а для этого обеспечение надежного покрытия для движущихся объектов, сокращение задержек распространения сигналов, повышение надежности, разработка промышленных приложений.
- обеспечение подключенности в условиях массового скопления пользователей (стадионы, мероприятия на открытом воздухе, связь в торговых центрах)
- повышение скорости передачи данных, снижение задержек.
Рассмотрим отдельные сценарии немного подробнее.
5 проблем и пять сценариев
Быстрота. Сети 5G должны быть на удивление быстрыми. Для этого предстоит обеспечивать в них очень высокую скорость передачи данных.
Плотность пользователей. Сети 5G должны обеспечивать высококачественную услугу при высокой плотности пользователей.
Мобильность. Следует добиться того, чтобы услуга обеспечивала пользователю хорошее впечатление, независимо от того, где и при каких условиях он пытается воспользоваться технологиями 5G.
Низкие задержки. Необходимо обеспечить работу сетей в условиях "супер реального времени", что также требует очень надежной подключенности к сети.
Малое потребление, невысокая стоимость и множество устройств. Сети 5G должны обеспечивать фундамент для создания интернета вещей.
Сценарий "Поразительная быстрота"
Работа и развлечения без "тормозов" сети и устройств.
Качественный опыт пользования для конечного потребителя за счет предоставления ему очень высоких скоростей передачи данных.
Офисы на базе виртуальной реальности. Гигабитные скорости на уровне работы с приложениями.
Обеспечение требований к подключенности в концепции "городского информационного общества"
- высококачественное покрытие в условиях плотной и высотной застройки и высокой плотности населения
- большие и динамично перемещающиеся толпы пользователей
Сценарий "Супер реальное время и надежная подключенность"
- Низкие задержки при передаче информации между устройствами и надежная связь, позволяющая внедрять приложения M2M с критической важностью.
- Обеспечит возможность для промышленности внедрить новые технологии в их процессы
Примеры применения:
Область эффективности управления трафиком и безопасностью на дорогах.
- Более эффективное использование дорожной инфраструктуры
- Сокращение риска дорожных инцидентов
Область промышленного производства
Сценарий: Движение к интернету вещей
- Огромное число небольших, простых и недорогих устройств, которые будут подключены к сети
- Требования к длительной работе без подзарядки, к возможности масштабирования и адаптивности (недорогие - небольшие батареи, простые устройства).
Массовое внедрение сенсоров и исполнительных систем
- обслуживание множества устройств
- очень дешевые устройства с большим временем работы без подзарядки
- обеспечение масштабирования протоколов и покрытия
На картинке показаны черными точками на зеленом множество сенсоров ветра и датчиков огня, на пляже при этом обеспечивается возможность связи и обмена контентом для людей, а также поддерживаются сенсоры ветра и влажности.
Разработка компонентов технологии 5G
Массовое внедрение MIMO: CSI Error
Примеры:
Описание эксперимента: Симулирование сети связи со скоростью доступа 30 Гбит/с на базе использования диапазона частот 11 ГГц и канала 24х24 MIMO.
Схема передачи: 24х24 MIMO-OFDM
Ширина полосы: 400 МГц
Разнос между поднесущими: 195 кГц
Максимальная скорость: 35.3 Гбит/с (64QAM, 3/4)
Что именно исследовалось:
- проведен анализ работы MIMO высоких порядков в высокочастотном диапазоне
- изучено влияние ошибки CSI и ограничений "железа".
Для базовой станции использовалась 12-элементный массив приемных антенн с двойной поляризацией. Секторизованная антенна. 3дБ ширина луча, коэффициент усиления антенны: 12 dBi.
Антенное устройство было установлено на высоте 8 метров, разнесение антенн равно 2 длинам волн.
Транспортное средство с передающей антенной двигалось со скоростью 10 км/ч. Антенна находилась вне корпуса автомашины, на высоте 2 метра. Расстояние между элементами многоэлементной антенны составляло 1.6 длины волны. Использовалась омни-направленная антенна с коэффициентом усиления 4 dBi.
Эксперимент проводился в городе Ishigaki (Япония), совместно с Токийским институтом техники в рамках японского национального проекта.
Уход от аплинка и даунлинка
Традиционно разработки аплинка и даунлинка ведутся независимо, как двух различных технологчиеских процессов
С точки зрения кодирования сигналов в беспроводных сетях связи, можно достичь оптимума за счет оптимизации двусторонней связи, вместо того, чтобы работать по-отдельности с UL и DL.
Будущее 5G
В METIS видят будущее 5G, как интеграцию различных технологий доступа с целью обеспечения единого безпроблемного опыта пользования ими.
5G это:
- массовое использование MIMO
- ультра-плотные сети
- движущиеся сети
- использование высоких частот
- связь D2D
- ультра-надежная связь
- массовые коммуникации M2M
Для этого современные технологии 3G, 4G и WiFi должны будут развиваться по трем генеральным направлениям:
Революция и/или Эволюция и/или Дополняющие новые технологии с тем, чтобы справиться со взрывным ростом трафика и появлением все новых приложений.
Полезные ссылки
1. Подборка публикаций по теме 5G на сайте проекта METIS https://www.metis2020.com/documents/publications/
2. Официальные документы рабочих групп METIS
https://www.metis2020.com/documents/deliverables/
3. Мои переводы отдельных документов по теме 5G и новостные публикации по данной теме
http://abloud.blogspot.ru/search/label/METIS
Консорциум METIS и его участники
Как вам известно, консорциум METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty twenty Information Society) занимается разработкой фундаментальных концепций 5G и определением дальнейших путей развития мобильной связи.
Среди участников разработки 5G можно наблюдать ведущих вендоров - Ericsson, Huawei, Alcatel-Lucent, Nokia Solutions and Networks, ведущих европейских операторов 3GPP - T-Mobile, Orange, Telefonica, а также японскую NTT DoCoMo. Автопроизводители в METIS представлены BMW, а наука - спектром европейских научно исследовательских организацией и университетов. Представителей России среди разработчиков METIS, насколько я знаю, нет.
Кто еще движет 5G
Развитием темы 5G занимается не только METIS. В ряде стран мира процесс изучения и разработки идет уже, что называется, полным ходом. Так, среди активностей в области 5G автор презентации отмечает:
- Формирование консорциума METIS в ноябре 2012 года.
- В Китае в феврале 2013 года создается "IMT-2020 (5G) Promotion Group" и принимается так называемая Program 863.
- В Южной Корее в июне 2013 года создается 5G Forum с амбициозными планами.
- В Японии в октябре 2013 года ARIB формирует новую рабочую группу под названием "2020 and Beyond AdHoc".
МСЭ и 5G
Тем временем в МСЭ (ITU-R) разработываются два документа, которые должны будут задать вектор развития темы 5G
1. IMT.VISION (срок разработки до июля 2015 года). Развернутое название документа - "Рабочий процесс и цели развития IMT до 2020 года и далее". Цель документа - определить рамки рабочего процесса и цели развития IMT для того, чтобы обеспечить возможность развития IMT.
2. IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS (срок разработки - до октября 2014 года). Документ должен давать представление о технологических аспектах IMT в период 2015-2020 годов и далее, чтобы обеспечить необходимой информацией о трендах в области технологического развития IMT.
Цели METIS
- Заложить основы для 5G
- Провести глобальный форум 5G
- Выработать предварительный общий консенсус
График работ выглядит так:
Можно отметить, что сейчас идет процесс первичных исследований, который в 2015 году перейдет в процесс деятельности, предшествующей стандартизации, с 2017 года начнется непосредственно утверждение стандартов в области 5G, а в 2020 году - коммерческое внедрение сетей связи по стандартам 5G.
Какие задачи стоят перед METIS в технической области
Объем данных вырастет в 1000 раз по-сравнению с сетями 4G.
Они должны быть рассчитаны на подключение в 10 или 100 раз большего числа устройств, т.е. порядка 50 или даже 500 млрд устройств.
Скорости, доступные пользователю, должны будут вырасти в 10-100 раз, их пиковые значения могут достигать 10 Гбит/с.
Задержки в сети должны сократиться в 5 раз, т.е. время передачи сигнала от устройства к устройству не должно будет превышать нескольких миллисекунд.
В ближайшие 10 лет время жизни мобильных устройств без подзарядки должно будет вырасти в 10 раз.
Подписи по часовой стрелке:
- поразительно быстро (поддержка информационного общества в плотно заселенных районах, офисы на базе систем виртуальной реальности)
- отличная услуга даже в условиях большой плотности пользователей
- лучший опыт пользования, независимо от местоположения
- супер "реальное время" и надежная подключенность
- интернет вещей на базе сетей 5G
- активное внедрение сенсоров и управляемых дистанционно устройств, обеспечение надежного (резервированного) покрытия для подключенных устройств M2M
- аварийная связь, телеуправление для энергетиков, управление эффективностью трафика и безопасностью движения на базе облачных вычислений, а для этого обеспечение надежного покрытия для движущихся объектов, сокращение задержек распространения сигналов, повышение надежности, разработка промышленных приложений.
- обеспечение подключенности в условиях массового скопления пользователей (стадионы, мероприятия на открытом воздухе, связь в торговых центрах)
- повышение скорости передачи данных, снижение задержек.
Рассмотрим отдельные сценарии немного подробнее.
5 проблем и пять сценариев
Быстрота. Сети 5G должны быть на удивление быстрыми. Для этого предстоит обеспечивать в них очень высокую скорость передачи данных.
Плотность пользователей. Сети 5G должны обеспечивать высококачественную услугу при высокой плотности пользователей.
Мобильность. Следует добиться того, чтобы услуга обеспечивала пользователю хорошее впечатление, независимо от того, где и при каких условиях он пытается воспользоваться технологиями 5G.
Низкие задержки. Необходимо обеспечить работу сетей в условиях "супер реального времени", что также требует очень надежной подключенности к сети.
Малое потребление, невысокая стоимость и множество устройств. Сети 5G должны обеспечивать фундамент для создания интернета вещей.
Сценарий "Поразительная быстрота"
Работа и развлечения без "тормозов" сети и устройств.
Качественный опыт пользования для конечного потребителя за счет предоставления ему очень высоких скоростей передачи данных.
Офисы на базе виртуальной реальности. Гигабитные скорости на уровне работы с приложениями.
Обеспечение требований к подключенности в концепции "городского информационного общества"
- высококачественное покрытие в условиях плотной и высотной застройки и высокой плотности населения
- большие и динамично перемещающиеся толпы пользователей
Сценарий "Супер реальное время и надежная подключенность"
- Низкие задержки при передаче информации между устройствами и надежная связь, позволяющая внедрять приложения M2M с критической важностью.
- Обеспечит возможность для промышленности внедрить новые технологии в их процессы
Примеры применения:
Область эффективности управления трафиком и безопасностью на дорогах.
- Более эффективное использование дорожной инфраструктуры
- Сокращение риска дорожных инцидентов
Область промышленного производства
Сценарий: Движение к интернету вещей
- Огромное число небольших, простых и недорогих устройств, которые будут подключены к сети
- Требования к длительной работе без подзарядки, к возможности масштабирования и адаптивности (недорогие - небольшие батареи, простые устройства).
Массовое внедрение сенсоров и исполнительных систем
- обслуживание множества устройств
- очень дешевые устройства с большим временем работы без подзарядки
- обеспечение масштабирования протоколов и покрытия
На картинке показаны черными точками на зеленом множество сенсоров ветра и датчиков огня, на пляже при этом обеспечивается возможность связи и обмена контентом для людей, а также поддерживаются сенсоры ветра и влажности.
Разработка компонентов технологии 5G
Массовое внедрение MIMO: CSI Error
Примеры:
Описание эксперимента: Симулирование сети связи со скоростью доступа 30 Гбит/с на базе использования диапазона частот 11 ГГц и канала 24х24 MIMO.
Схема передачи: 24х24 MIMO-OFDM
Ширина полосы: 400 МГц
Разнос между поднесущими: 195 кГц
Максимальная скорость: 35.3 Гбит/с (64QAM, 3/4)
Что именно исследовалось:
- проведен анализ работы MIMO высоких порядков в высокочастотном диапазоне
- изучено влияние ошибки CSI и ограничений "железа".
Для базовой станции использовалась 12-элементный массив приемных антенн с двойной поляризацией. Секторизованная антенна. 3дБ ширина луча, коэффициент усиления антенны: 12 dBi.
Антенное устройство было установлено на высоте 8 метров, разнесение антенн равно 2 длинам волн.
Транспортное средство с передающей антенной двигалось со скоростью 10 км/ч. Антенна находилась вне корпуса автомашины, на высоте 2 метра. Расстояние между элементами многоэлементной антенны составляло 1.6 длины волны. Использовалась омни-направленная антенна с коэффициентом усиления 4 dBi.
Эксперимент проводился в городе Ishigaki (Япония), совместно с Токийским институтом техники в рамках японского национального проекта.
Уход от аплинка и даунлинка
Традиционно разработки аплинка и даунлинка ведутся независимо, как двух различных технологчиеских процессов
С точки зрения кодирования сигналов в беспроводных сетях связи, можно достичь оптимума за счет оптимизации двусторонней связи, вместо того, чтобы работать по-отдельности с UL и DL.
Будущее 5G
В METIS видят будущее 5G, как интеграцию различных технологий доступа с целью обеспечения единого безпроблемного опыта пользования ими.
5G это:
- массовое использование MIMO
- ультра-плотные сети
- движущиеся сети
- использование высоких частот
- связь D2D
- ультра-надежная связь
- массовые коммуникации M2M
Для этого современные технологии 3G, 4G и WiFi должны будут развиваться по трем генеральным направлениям:
Революция и/или Эволюция и/или Дополняющие новые технологии с тем, чтобы справиться со взрывным ростом трафика и появлением все новых приложений.
Полезные ссылки
1. Подборка публикаций по теме 5G на сайте проекта METIS https://www.metis2020.com/documents/publications/
2. Официальные документы рабочих групп METIS
https://www.metis2020.com/documents/deliverables/
3. Мои переводы отдельных документов по теме 5G и новостные публикации по данной теме
http://abloud.blogspot.ru/search/label/METIS
Ассоциация 5GPP
В декабре 2013 года создана Ассоциация 5GPP. Насчитывает около 35 участников, судя по которым - это те же организации и компании, что участвуют в проекте METIS:
Скоро поднимется сайт: http://www.5gpp.org/
- Alcatel-Lucent
- Deutsche Telekom
- Ericsson
- Huawei Technologies
- Nokia Solutions and Networks
- Telefonica
Скоро поднимется сайт: http://www.5gpp.org/
Матчасть: 500 Тбит/с на кв.км обеспечит сеть 5G / METIS
Вышли новые документы в развитие технологии 5G / METIS:
Анализ требований и подходы к дизайну радиоинтерфейса 5G - ICT-317669-METIS/D2.1 Deliverable D2.1 Requirement analysis and design approaches for 5G air interface.
Промежуточное описание необходимых частот, принципы использования. ICT-317669-METIS/D5.1 Deliverable D5.1. Intermediate description of the spectrum needs and usage principles
В первом документе, в частности, приведены основные требования - каким параметрам должна соответствовать сеть 5G в различных условиях. Приведу несколько сценариев.
Виртуальный офис
1. Плотность трафика.
Средняя плотность трафика должна быть 100 Мбит/с/кв.м
Пиковая - 500 Мбит/с/кв.м
как для DL, так и для UL
Что соответствует 100 Тбит/с/кв.км / 500 Тбит/с/кв.км
При этом средняя плотность пользователей может быть 0.1 устройство на 1 кв.м.
2. Пропускная способность сети для пользователя
1 Гбит/с для DL/UL с 95% доступностью
Средняя пропускная способность - 0.5 Гбит/с
3. Задержка
не более 10 мс (MAC) в терминах RTT (туда и обратно) TCP/IP
Центр города
1. Плотность трафика.
Средняя плотность трафика должна быть 700 Гбит/с/кв.км для DL и UL
Пиковая - 0.2 абонентских терминала на кв.м
2. Пропускная способность сети для пользователя
300 Мбит/с для DL и 60 Мбит/с для UL с 95% доступностью
Торговый центр
1. Плотность трафика.
170 Гбит/с/кв.км для DL и 67 Гбит/c/кв.км для UL
Cредняя плотность пользователей может быть 0.1 устройство на 1 кв.м.
А также сенсоров 0.7 на кв.м
2. Пропускная способность сети для пользователя
300 Мбит/с для DL и 60 Мбит/с для UL
с 95% доступностью для терминалов и с 99.9% для сенсоров, связанных с системами обеспечения безопасности
Стадион
1. Объем трафика.
0.1-10 Мбит/с/кв.м = 0.1-10 Тбит/кв.км
плотность устройств пользователей = 0.4-1 UE/кв.м
2. Пропускная способность сети для пользователя
0.3-20 Мбит/с для DL и UL
Красиво? Представляете?
Второй документ рассматривает возможные частотные диапазоны, которые могли бы использоваться для систем 5G. Частоты - ключевой энейблер 5G, если у операторов не будет достаточных полос частот, никакого 5G на уровне требований выше, они построить не смогут.
Рассматривались такие диапазоны:
380 – 5925 MHz,
5.925 – 40.5 GHz,
40.5 – 95 GHz,
95 – 275 GHz
И вот первые рекомендации:
Глядя на требования и частотные диапазоны невольно задумываешься, а будет ли 5G в России? Ведь для 5G потребуется существенно более широкие полосы, чем те, что необходимы для LTE. А мы и для LTE их еле-еле наскребли, заметно меньше, чем во многих других странах... Нет, что-то с названием 5G у нас, вне всяких сомнений, рано или поздно, пусть и с отставанием от передовых в области телекома стран, сделают. Вот только будет ли это соответствовать рекомендациям выше, или мы так и будем считать среднюю скорость 2 Мбит/с пределом мечтаний пользования?
Что еще огорчает. То, что в списке авторов-разработчиков этих и других документов я не встречал авторов из России. А ведь мы такая инновационная держава, вкладывающая миллиарды своих и чужих средств в Сколково. У нас столько университетов и научно-исследовательских институтов. Академий наук - и то несколько, академиков - пруд-пруди. Но технологию 5G опять начали разрабатывать без нас. Почему?
Может быть в Минкомсвязи г-на Никифорова знают ответ?
Анализ требований и подходы к дизайну радиоинтерфейса 5G - ICT-317669-METIS/D2.1 Deliverable D2.1 Requirement analysis and design approaches for 5G air interface.
Промежуточное описание необходимых частот, принципы использования. ICT-317669-METIS/D5.1 Deliverable D5.1. Intermediate description of the spectrum needs and usage principles
В первом документе, в частности, приведены основные требования - каким параметрам должна соответствовать сеть 5G в различных условиях. Приведу несколько сценариев.
Виртуальный офис
1. Плотность трафика.
Средняя плотность трафика должна быть 100 Мбит/с/кв.м
Пиковая - 500 Мбит/с/кв.м
как для DL, так и для UL
Что соответствует 100 Тбит/с/кв.км / 500 Тбит/с/кв.км
При этом средняя плотность пользователей может быть 0.1 устройство на 1 кв.м.
2. Пропускная способность сети для пользователя
1 Гбит/с для DL/UL с 95% доступностью
Средняя пропускная способность - 0.5 Гбит/с
3. Задержка
не более 10 мс (MAC) в терминах RTT (туда и обратно) TCP/IP
Центр города
1. Плотность трафика.
Средняя плотность трафика должна быть 700 Гбит/с/кв.км для DL и UL
Пиковая - 0.2 абонентских терминала на кв.м
2. Пропускная способность сети для пользователя
300 Мбит/с для DL и 60 Мбит/с для UL с 95% доступностью
Торговый центр
1. Плотность трафика.
170 Гбит/с/кв.км для DL и 67 Гбит/c/кв.км для UL
Cредняя плотность пользователей может быть 0.1 устройство на 1 кв.м.
А также сенсоров 0.7 на кв.м
2. Пропускная способность сети для пользователя
300 Мбит/с для DL и 60 Мбит/с для UL
с 95% доступностью для терминалов и с 99.9% для сенсоров, связанных с системами обеспечения безопасности
Стадион
1. Объем трафика.
0.1-10 Мбит/с/кв.м = 0.1-10 Тбит/кв.км
плотность устройств пользователей = 0.4-1 UE/кв.м
2. Пропускная способность сети для пользователя
0.3-20 Мбит/с для DL и UL
Красиво? Представляете?
Второй документ рассматривает возможные частотные диапазоны, которые могли бы использоваться для систем 5G. Частоты - ключевой энейблер 5G, если у операторов не будет достаточных полос частот, никакого 5G на уровне требований выше, они построить не смогут.
Рассматривались такие диапазоны:
380 – 5925 MHz,
5.925 – 40.5 GHz,
40.5 – 95 GHz,
95 – 275 GHz
И вот первые рекомендации:
Глядя на требования и частотные диапазоны невольно задумываешься, а будет ли 5G в России? Ведь для 5G потребуется существенно более широкие полосы, чем те, что необходимы для LTE. А мы и для LTE их еле-еле наскребли, заметно меньше, чем во многих других странах... Нет, что-то с названием 5G у нас, вне всяких сомнений, рано или поздно, пусть и с отставанием от передовых в области телекома стран, сделают. Вот только будет ли это соответствовать рекомендациям выше, или мы так и будем считать среднюю скорость 2 Мбит/с пределом мечтаний пользования?
Что еще огорчает. То, что в списке авторов-разработчиков этих и других документов я не встречал авторов из России. А ведь мы такая инновационная держава, вкладывающая миллиарды своих и чужих средств в Сколково. У нас столько университетов и научно-исследовательских институтов. Академий наук - и то несколько, академиков - пруд-пруди. Но технологию 5G опять начали разрабатывать без нас. Почему?
Может быть в Минкомсвязи г-на Никифорова знают ответ?
В METIS определили сценарии перехода к 5G
Напомню, расшифровку аббревиатуры: METIS - Mobile and wireless communications enablers for the twenty-twenty informationsociety - Энейблеры мобильной и беспроводной связи для информационного общества 2020 года. Подробнее о консорциуме METIS - здесь.
логотип проекта
Евросоюз, 5.09.2013. Запуск проекта METIS в 2012 году, в качестве первой масштабной международной активности в области 5G, вызвал необычайно высокий интерес к теме 5G. Более того, в 2013 года Евросоюз анонсировал грант в объеме E50 млн на разработку технологии 5G.
Настолько высокому интересу не приходится удивляться, социальное развитие вызывает постоянные изменения в моделях использования систем мобильной и беспроводной связи. Согласно прогнозам, подключения смартфонов к таким сетям вырастет с 1.2 млрд на конец 2012 года до 4.5 млрд к 2018 году.
В свою очередь это приведет к росту трафика мобильных данных, который удвоился в период с 1q2012 и 1q2013, а на конец 2018 года, как ожидается, он вырастет в 12 раз по отношению к уровню на конец 2012 года.
Взрыв потребления мобильных данных вызван не только ростом числа абонентов, но также и тем, что пользователи генерируют все больше трафика. Пользователям информационного общества будущего потребуется множество приложений и услуг, причем можно будет говорить об их определенной зависимости от них. Вырастет разнообразие услуг - от инфотайнмента до роста безопасности и эффективности использования транспортных сетей, а также принципиально новых приложений, которые будут использоваться в индустрии.
Основываясь на запросах этих пользователей на уже известных вызовах, таких, как необходимость высоких скоростей передачи данных, плотные скопления пользователей, необходимость снижения задержки распространения сигнала, снижение стоимости и наличие выбора устройств, в METIS разработали следующие сценарии 5G, которые отражают те изменения, которые ожидают нас в будущем. Эти сценарии можно рассматривать, как направления дальнейшей работы:
- "Потрясающе быстрая". Фокус на предоставление высоких скоростей передачи данных для будущих пользователей сетей мобильного ШПД;
- "Отличные услуги даже в толпе". Фокус на то, что услуги мобильного ШПД должны быть доступными даже там, где присутствует высокая плотность пользователей;
- "Повсеместное подключение вещей". Фокус на эффективное обслуживание очень большого числа устройств с самыми различными требованиями;
- "Лучший пользовательский опыт повсюду". Фокус на обеспечении высокого уровня пользовательского опыта для мобильных абонентов;
- "Надежное подключение в режиме супер-реального времени". Фокус на новых приложениях и пользовательских кейсках с жесткими требованиями к задержкам и надежности.
METIS разработал набор требований, основываясь на этих сценариях, которые можно интегрировать следующим образом:
- От 10 до 100 раз более высокие доступные для пользователя типовые скорости, в частности, в условиях плотной городской застройки доступные для пользователя типовые скорости будут находиться в диапазоне от 1 до 10 Гбит/с.
- В тысячу раз больший поток мобильных данных с единицы площади и на пользователя. В частности поток данных с площади будет более 100 Гбит/с на кв.км, или порядка 500 ГБ на пользователя в месяц.
- В 10-100 раз больше подключенных устройств.
- В 10 раз большее автономное время работы мобильных устройств без подзарядки при использовании M2M-связи с небольшой мощностью. Например, сенсоры или пейджеры смогут работать без подзарядки вплоть до 10 лет.
- Поддержка сверхбыстрого отклика при работе с приложениями - общая задержка отклика будет меньше 5 мс с высокой надежностью.
- Ключевой проблемой будет реализация всех перечисленных задач при сохранении прежней стоимости и рассеяния энергии на единицу площади, что и в современных системах сотовой связи.
В ближайшие месяцы METIS продолжит закладывать основы для разработки систем мобильной и беспроводной связи 5G. В особенности, METIS сосредоточится на развитии и оценке ключевых технологических компонентов систем 5G, а также на интеграции технических компонентов, которые будут отвечать требованиям к этой системе.
Источник: пресс-релиз METIS
Подписаться на:
Сообщения (Atom)